Способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликГосударственный комитет Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий. 8 (088. 8) 45) Дата опубликования описания 01,О Иностранцырк Шарпенель и Ж (Франция) Ролан Борги,) Авторыизобретенн ьер Та Иностранная фирмаОффис Насьональ дЭтюд э де Решер(франция) оспась 71) Заявите СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРСНОЙ НАСЕЛЕННОСГАЗОДИНАМИЧЕСКОМ ЛАЗЕРЕ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ о сп ложе 2 мосения вает оки зов при ние КПД га 25 Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использованопри создании мощных газодинамических СОи СО- лазеров,Известен способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере, включающий нагрев смеси газов, состоящей из азота,окиси углерода (СО или СО) и буферногогаза (Не, Н,О, Аг), и расширение этой смесив сверхзвуковом сопле 1 .К недостаткам такого способа следует отнести невозможность использования газовыхсмесей при высокИх давлениях и температурахиз-за термической диссоциации и дезактивацииактивных молекул,Этот недостаток устранен в известном способе, включающем нагрев только части газовой смеси, состоящей из азота и буферногогаза, смешивание этой части с рабочим газом,подаваемым в дозвуковую часть сопла с помощью инжектора, и расширение всей газовойсмеси в сверхзвуковой части сопла 2.Однако этот способ приводит к необходити использовать большие степени расширгазовой смеси, что существенно ограничивыходную мощность и КПД.Цель изобретения - увеличезодинамического лазера,Это достигается тем, что буферный газ .ьтя смешивания подают в холодном виде в область критического сечения сопла.Такой способ может быть реализован в устройстве, содержащем сверхзвуковое сопло и инжектор.Отличие устройства состоит в том, что инжектор выполнен в виде крыла с внутренними каналами, выходящими на его заднюю по потоку кромку, причем крыло расположено в плоскости симметрии сопла так, что задняя кромка находится в расширяющейся части сопла между критическим сечением и сечением, равным 1,1 критического.На чертеже изображено устройств омощью которого осуществляется пред нный способ.В области критического сечения сверхзвукового сопла 1 расположен инжектор 2, выполненный в виде крыла с внутренними каналами 3, выходящими на его заднюю по потоку кромку, и каналом 4 для прокачки хладагента.Гидродинамический лазер в этом случае работает следующим образом,В качестве рабочего газа используется моно.сь углерода СО, в сопло подают смесь гаХ. и СО, нагретую до температуры 4000 К давлении до 30 атм. Такую смесь можно604514 Формула изобретения Составитель В. МасюковТекрсд О. Луговая Корректор А. Гриценко Тираж 960 Подписное Редактор Н. РазумоваЗаказ 1936/5 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж, 1 заугиская наб. д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 1получить, например, в результате следующей реакции между двуокисью азота О, и цианом С 2 Х 2.2 С,Х з+ 2 ХО 2 - 4 СО+ ЗХ, + 155 ккал Через каналы 3 при этом подают гелий или аргон при температуре окружающей среды, Скорости подачи компонентов выбирают такими, при которых молярный состав газовой сме. си следующий, %:25 И 2, 25 СО и 50 Не или Аг.Предложенный способ подачи компонентов газовой сз.еси и рекомендованное выполнение и расположение инжектора позволяет достичь оптимально о КПД, который составляет 15%. При этом удельная мощность 400 кВт (кг/сек) при начальной температуре 4000 К, а отношение выходного сечения сопла к критическому равно 50, что оказываегся достаточным для получения поступательной температуры газо. вой смеси 100 К и позволяет легко осуществить восстановлс ние давления,В случае, когда в качестве рабочего газа используется двуокись углерода СО в сопло подают азот, нагретый до температуры 2500 - 3000 К, а смесь СО, и Не при температуре окружающей среды подают через каналы 3 аналогичным способом. Молярный состав газовой смеси может быть следующим, %: 50 Х 2, 15 СО и 85 Не или Н 20.Предложенное решение благодаря устранению излишних энергетических затрат на нагрев буферного газа и выбору оптимальной конструкции для смешивания газовых компонентов позволит при прочих равных условиях существенно уменьшить конечную гемпературу газовой смеси и, тем самым, увеличить КПД газодинамического лазера. 1, Способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере, работающем на смеси азота, окислов углерода и буферного 1 Огаза, включающий нагрев, по крайней мере азота, смешивание газов и расширение всей газовой смеси в сверхзвуковом сопле, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, буферный газ для смешивания подают в холодном виде в область критического сечения сопла.2. Устройство для осуществления способапо и. 1, содержащее сверхзвуковое сопло и и нжектор, отличающееся тем, что инжектор выполнен в виде крыла с внутренними каналами, выходящими на его заднюю по потоку кромку, причем крыло расположено в плоскости симметрии сопла так, что задняя кромка нахоится в расширяющейся части сопла междукритическим сечением и сечением, равным 1,1 критического.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Мс)лепт)е Лазерное излучение на 5 мкмпри сверхзвуковом расширении моноокиси углерода, Арр 1. Рпуз.е 1 егз, том 17,10, 1970, стр. 462 - 464.2. Н. Вгцпет, М. Мавш Электроразрядный 30 газодинамический СО-лазер со смешением,Арр 1. Р 11 уз. 1 е 11 егз, том 2,1,9, 1972, стр, 432 - 433.